Exploration des performances anaérobies de l`enfant. Bilan

Transcription

STAPS, 2001, 54, 109-130
B
IOENERGÉTIQUE ET ACTIVITÉS PHYSIQUES ET SPORTIVES
Exploration des performances anaérobies de l’enfant.
Bilan de 30 ans de recherche
Pascale Duché1, Mario Bedu2 et Emmanuel Van Praagh1
Laboratoire Inter-Universitaire de Biologie des Activités Physiques et Sportives
(Clermont-Ferrand)
1
Université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand II, UFR STAPS
2
Université d’Auvergne-Clermont-Ferrand I, UFR Médecine
Résumé
L’étude de la fonction anaérobie pendant la croissance n’a pas reçu la même attention que
la fonction aérobie. Ceci est assez surprenant en regard de l’activité spontanée des enfants et
des adolescents. En effet, en pratique physique et sportive, l’enfant est plus attiré par des
activités brèves que de longue durée. Comme explications possibles de ce paradoxe, nous
pouvons considérer : 1) la difficulté d’utilisation de techniques
invasives chez l’enfant ;
.
2) l’absence de norme comparable aux critères admis de VO2 max ; 3) la difficulté de mesurer
les réponses physiologiques en dehors de l’état stable. Ainsi, cet article présentera l’historique du développement des méthodes et des techniques d’investigations des facteurs énergétiques et mécaniques de la performance anaérobie chez l’enfant. Le second objectif sera
de donner aux lecteurs des informations récentes sur le développement des aptitudes anaérobies de l’enfant au cours de la croissance et de la maturation ; l’influence de facteurs tels
le sexe, l’entraînement, l’hérédité sera discutée.
Mots-clés : performance anaérobie, enfants, méthodes, croissance, maturation, entraînement.
Invetigation of the Child’s Anaerobic Performance.
Results of 30 years of search
Abstract
Anaerobic function during growth has not received the same attention from researchers, as aerobic
function. This is a little surprising with respect to the anaerobic energy used daily during infancy, childhood and adolescence. Indeed, during leisure-time activities or sport events, the child is spontaneously
more attached to short-burst movements than to long-term activities. Among possible explanations for
this paradoxical situation we may consider : 1) the prohibition against highly invasive
techniques ;
.
2) the absence of an anaerobic « gold standard » comparable to the universal adopted VO2 max criterion ;
3) the difficulty in measuring accurately non-steady state physiological responses. So, this paper will
review historic development of some methodological and technical aspects on energetic and mechanical factors involved in anaerobic performances in child. The second purpose of this review will be there
to give the reader a state-of-the art appreciation of the development of anaerobic fitness and performance during growth and maturation ; influence of sex, training, genetics factors will be discuss.
Key words : anaerobic performance, children, methods, growth, maturation, training.
110
Pascale DUCHÉ Mario BEDU et Emmanuel VAN PRAAGH
1. PRÉSENTATION DU SUJET
La définition des concepts qui rendent
compte de la fonction anaérobie ne va pas
sans poser problème. Il est classique de
trouver dans la littérature les termes de
puissance instantanée, de puissance
moyenne, de capacité anaérobie alactique,
lactique, de capacité de travail anaérobie,
etc. La puissance maximale anaérobie est
identifiée par des méthodes de mesure qui
renvoient à une signification physiologique
particulière, en fonction des masses musculaires mises en jeu et au délai de mise en
place des filières énergétiques. La notion
de puissance maximale chez l’homme est
associée à l’aptitude du métabolisme anaérobie à fournir rapidement l’énergie nécessaire à la réalisation d’une grande quantité
de travail en un minimum de temps (Di
Prampero et Cerretelli, 1969). Tout mouvement étant caractérisé par la force exercée
et la rapidité du déplacement produit, dès
1924 des systèmes de mesures mécaniques
ont mis en évidence une relation fonctionnelle entre la vitesse de raccourcissement
du muscle et la production de force in vivo
chez l’homme (Gasser et Hill, 1924).
L’allure de cette relation va favoriser
l’émergence de nouvelles méthodes de
mesure (ergomètres, tests de terrain) non
invasives qui vont permettre d’approcher le
concept de puissance maximale anaérobie
(Pmax.) chez l’enfant dès 1966 (Margaria
et al., 1966).
2. AVANCÉES MÉTHODOLOGIQUES
A partir des travaux de Hill et al.
(1924) et de Margaria et al. (1933), et pendant de nombreuses années, la participation du métabolisme anaérobie lors de
l’exercice musculaire a été évaluée par la
mesure de la dette d’oxygène ; l’idée était
d’estimer la capacité et non la puissance.
La courbe d’évolution du paiement de la
dette était décomposée en deux exponentielles et ainsi se divisait en une dette
« alactique » et une dette « lactique ». Il
faut signaler que des travaux comme ceux
de Gaesser et Brooks (1984) et de Hagberg
et al. (1990) remettent en cause la signification de cette dette. Deux autres types
d’approche reposant sur les conclusions de
ces deux pionniers (Hill et Margaria) ont
utilisé, d’une part des méthodes dites
« directes » fondées sur la mesure de paramètres biochimiques, histologiques ou
métaboliques, et d’autre part, des méthodes dites « indirectes » reposant sur la
détermination d’une puissance mécanique
externe développée.
2.1. Méthodes dites « directes » : de la
biopsie musculaire… à la Résonance
Magnétique Nucléaire
Depuis les travaux de Margaria et al.
(1964) il est admis que l’énergie nécessaire à la contraction musculaire au cours
d’un exercice supramaximal de quelques
secondes dépend essentiellement de la
mobilisation des réserves musculaires en
phosphagène (adénosine triphosphate :
ATP et Phosphocréatine : PCr). En raison
de l’inertie de la mise en jeu du métabolisme anaérobie lactique, mise en évidence
par des prélèvements veineux en temps
différé, l’énergie nécessaire à la réalisation
d’un exercice maximal d’une durée inférieure à dix secondes a été considérée
comme fournie uniquement par le métabolisme anaérobie alactique. Mais, les travaux de Jacobs et al. (1983), Jones et al.
(1985), Van Praagh et al. (1990) et Mercier
et al. (1991) montrent une élévation non
négligeable des lactates musculaires et
sanguins après un exercice intense de
l’ordre de 10 secondes. Dès 1981,
Thomson et Garvie (1981) avaient estimé
la participation de la glycolyse anaérobie à
30 % au cours d’un sprint de 15 secondes,
et 7 ans plus tard, Seresse et al. (1988)
l’estimaient à 23 % pour un sprint de 10
secondes sur ergocycle. Ainsi, si la participation de la glycolyse anaérobie pour les
exercices intenses de l’ordre de 10
secondes ne fait aucun doute, sa quantification reste encore imprécise.
A/ Biopsies musculaires
Dès 1962, les données de la biopsie
musculaire (Bergström, 1962) donnant une
estimation des caractéristiques biochimiques et histologiques du muscle, ont permis d’étudier en détail la participation des
différentes filières métaboliques au cours
d’exercices brefs et intenses.
EXPLORATION DES PERFORMANCES ANAEROBIES DE L’ENFANT
Fibres musculaires
La distribution des différents types de
fibres musculaires qui ont des propriétés
contractiles différentes est un des éléments
explicatifs importants de la participation des
différentes voies métaboliques lors d’exercices brefs et intenses. Ainsi, les travaux de
Thorstensson et al. (1976), Coyle et al.
(1979), Grégor et al. (1979) et Mc Cartney
et al. (1983) montrent chez l’adulte une corrélation (faible) entre la puissance maximale
anaérobie et le pourcentage de fibres rapides
lors de mouvements mono et poly-articulaires. Chez l’enfant, une des toutes premières études sur la distribution des différents types de fibres est celle de Bell et al.
(1980) réalisée sur des enfants de 6 ans. Les
résultats font apparaître une distribution des
types de fibres chez l’enfant proportionnellement similaire à celle rapportée chez
l’adulte : 20 % de fibres rapides IIb, 22 % de
fibres intermédiaires IIa et 58 % de fibres
lentes. Par contre, dès 1971, l’étude de
Aherne et al. (1971) montre que le diamètre
des fibres est nettement inférieur à la naissance et augmente linéairement avec l’âge.
Réserves musculaires
Chez l’enfant, la majorité des données
concernant les réserves musculaires en ATP,
PCr et glycogène ([ATP], [PCr] et [glycogène]) mesurées par biopsie nous vient de
l’équipe suédoise, Eriksson, Gollnick,
Karlsson et Saltin. Dès le début des années
70, cette équipe rapporte des valeurs de
[ATP] identiques chez l’enfant, l’adolescent
et l’adulte (4-5 mmol.kg-1 de muscle frais).
Par contre, [PCr] et [glycogène] apparaissent inférieures chez l’enfant (14 et 54
mmol.kg-1 de muscle frais, respectivement)
en comparaison de l’adolescent et de
l’adulte (23 et 87 mmol.kg-1 de muscle frais,
respectivement) (Eriksson et al., 1971,
1973 ; Eriksson et Saltin, 1974 ; Karlsson et
Saltin, 1970).
Activité enzymatique
De 3 à 19 ans, Haralambie (1978, 1981)
fait état, à partir de biopsies musculaires,
d’une activité de la créatinekinase identique
avec une importante dispersion des valeurs.
A notre connaissance, il n’existe pas de données concernant la myosine ATPase et la
myokinase. Par contre, les constatations du
même auteur concernant l’activité des
111
enzymes de la voie glycolytique, en particulier de la phosphofructokinase (PFK) et de la
lacticodéshydrogénase (LDH), mettent en
évidence une activité de ces enzymes nettement plus faible chez l’enfant. Ces résultats
viennent confirmer les conclusions de
Eriksson et de ses collaborateurs qui depuis
1971-1972, avaient attribué à l’enfant une
immaturité du système glycolytique anaérobie due à une faible activité enzymatique
(activité de PFK 30 à 50 % plus faible chez
l’enfant comparée à l’adulte : 8µmol.g -1.min-1
vs 25µmol.g -1.min-1) (Eriksson et al., 1971 ;
Gollnick et al., 1972). Ces conclusions sont
confirmées par l’analyse des concentrations
de lactates musculaires post exercice qui
montre des concentrations nettement plus
faibles chez l’enfant (Eriksson et Saltin,
1974). Les valeurs rapportées de [L]m maximales sont de l’ordre de 8 mmol.l-1 à 11 ans
et 16 mmol.l-1 à 16 ans.
B/ Dosages sanguins
Le dosage des lactates sanguins ([L]s)
fait partie des mesures de routine pour estimer la participation de la glycolyse anaérobie au cours de l’exercice musculaire.
Limité par des considérations éthiques, ce
n’est qu’une quinzaine d’années après la
validation de la technique par méthode
enzymatique et spectrophotométrie (Hohorst, 1965) que de nombreuses données
concernant l’enfant sont apparues. Les premiers résultats confirment l’hypothèse
d’une moindre activité de la glycolyse
anaérobie chez l’enfant tant après des exercices maximaux (Davies et al., 1972 :
7 mmol.l-1 à 7 ans) que des exercices supramaximaux (Van Praagh et al., 1989 :
7 mmol.l-1 à 7 ans). Les [L] s n’étant que le
reflet du processus de production et d’élimination (Brooks, 1985), la signification
physiologique des concentrations de lactates sanguins reste encore un véritable
sujet de discussion. En relation avec ce problème de diffusion, le pic de lactate sanguin après un exercice supramaximal chez
l’enfant est atteint entre 2 et 3 minutes
après l’exercice (Van Praagh et al., 1989).
C/ Déficit accumulé en O2
Le concept de déficit accumulé en oxygène a été développé par Hermansen et
Medbo (1984) qui à partir de mesures de
l’estimation du déficit maximal en O2 lors
112
d’exercices sous maximaux, ont extrapolé
la relation puissance-O2 à l’exercice supramaximal comme prédiction de l’énergie
anaérobie demandée (Medbo et al., 1988 ;
Medbo et Tabata, 1989). Cette méthode
reste sujette à discussion (Green, 1994).
Cependant, les premiers résultats établis
par Carlson et Naughton (1992) font apparaître un déficit accumulé en O2 plus faible
chez l’enfant comparé à l’adulte. Chez
l’enfant, la mesure du déficit accumulé en
O2 devrait être une méthode de substitution
intéressante à développer pour estimer la
capacité anaérobie (Medbo et al., 1988).
D/ Résonance Magnétique Nucléaire
(RMN)
L’utilisation de la RMN au Phosphore 31
(31P RMN) est un moyen non invasif d’investigation permettant d’évaluer les concentrations de phosphate inorganique ([Pi]),
[PCr], [ATP] et le pH au repos, à l’exercice
(bien que limité par le matériel de mesure) et
lors de la récupération. Les premiers résultats confirment les données obtenues par
biopsies musculaires et montrent une plus
faible diminution du pH au cours de l’exercice intense (flexion plantaire) chez l’enfant
par rapport à l’adulte (50 % vs 75 %)
(Zanconato et al., 1993 ; Kuno et al., 1995).
En résumé : Limitées par des considérations éthiques, peu de données sont disponibles chez l’enfant. Dans l’avenir l’utilisation de la technique de résonance
magnétique nucléaire (RMN) devrait offrir
des possibilités intéressantes d’investigation
du métabolisme d’effort chez l’enfant. De
plus, bien que définies comme des méthodes
directes, ces techniques ne font qu’estimer
l’aptitude anaérobie. Les principaux résultats montrent que l’enfant présente un métabolisme anaérobie plus faible que l’adulte,
en particulier au niveau de la glycolyse. Au
cours d’exercices intenses, l’enfant utiliserait donc bien moins la filière anaérobie et
ferait plus appel à la filière aérobie.
2.2. Méthodes dites « indirectes » : des
tests de terrain… aux ergomètres
La relation entre la force et la vitesse a
d’abord été étudiée sur le muscle isolé animal. La formulation la plus ancienne de
cette relation est « l’équation caractéristique » de Hill (1922), de forme hyperbolique établie à partir de la production de
chaleur de muscles isolés. D’autres auteurs
ont proposé des formulations de type exponentiel : Fenn et Marsh (1935), Aubert
(1956), avant d’arriver à des modélisations
plus complexes. Ainsi, une relation de type
hyperbolique est observée pour un muscle
isolé (Hill, 1938) et pour des mouvements
simples mono-articulaires (Pertuzon et
Bouisset, 1971 ; Komi, 1973). La validité
des relations force-vitesse hyperboliques
ou exponentielles obtenues pour des exercices mono-articulaires réalisés sur dynamomètres isocinétiques (Komi, 1973 ;
Thorstensson et al., 1976) a été remise en
cause par Perrine et Edgerton (1978).
Ultérieurement, pour des mouvements
poly-articulaires, une relation entre la
vitesse maximale du mouvement et la force
développée de type linéaire a été observée
(Pirnay et Crielaard, 1979 ; Sargeant et al.,
1981 ; Nadeau et al., 1983). Le besoin de
contrôler la vitesse du mouvement a stimulé le développement de bicyclettes isocinétiques. Ces bicyclettes présentent
l’avantage de maintenir constante la vitesse
de pédalage lors de l’étude de l’évolution
de la force et de l’énergie fournie en fonction du temps (Sargeant et al., 1984).
D’autres ergomètres, tels que l’ergocycle à freinage mécanique de type Monark
ou Brue pour lequel une relation linéaire
entre la force et la vitesse a été à maintes
reprises observée (Péres et al., 1981 ;
Vandewalle et al., 1987a ; Bedu et al., 1991)
ou le tapis roulant non motorisé conçu par
Lakomy (1984) ont permis la mise au point
de tests permettant d’évaluer la puissance
maximale anaérobie : Pmax. La mesure de
la puissance maximale mécanique, quel que
soit le type d’ergomètre utilisé doit
répondre à trois conditions : 1) la production d’une puissance réellement maximale
nécessite des conditions optimales de force
et de vitesse (Wilkie, 1950) ; 2) la durée de
l’exercice doit être très courte afin que la
puissance soit réellement maximale :
Wilkie (1960) a montré la décroissance de
la puissance avec l’allongement de la durée
de l’exercice ; 3) la durée de l’exercice doit
être la plus brève possible pour limiter,
voire annuler la participation des métabolismes anaérobie lactique et aérobie.
A/ Les tests de saut vertical : évolution des
protocoles
Dès 1885, Marey et Demeny (1885),
physiologistes français de l’exercice musculaire, mettaient au point une plate-forme
de forces permettant la mesure de la force
et du déplacement lors d’un saut vertical
(Fig. 1).
FIGURE 1 : Equipement utilisé par Marey E.J.
pour enregistrer simultanément les mesures de
force et de déplacement lors d’un saut vertical
(Marey & Demeny, 1885).
Mais, c’est seulement en 1968 que
Davies et Rennie (1968) ont utilisé la plateforme pour mesurer la puissance maximale
lors du saut. La technologie sophistiquée et
coûteuse que nécessite ce protocole a largement contribué à sa faible utilisation et à
l’émergence d’autres tests de saut vertical
plus simples.
Le plus connu et le plus ancien est certainement le Sargent test. A l’origine
Sargent (1921) calculait la détente verticale
entre la taille bras levé et la hauteur maximale touchée avec le bout des doigts
(abduction du bras 180°) lors d’un saut vertical. D’autres tests de détente verticale
modifiant le repère de mesure (Abalakov :
mesure de la détente à la ceinture ;
Vandewalle et al., 1987b : mesure au som-
113
met du crâne) ou intégrant des composantes mesurées (Nomogramme de Lewis ;
Hertogh et al., 1992) se sont inspirés de ce
protocole. Ces tests de terrain ne donnent
pas d’informations spécifiques sur les composantes de vitesse ou de force développées pendant l’impulsion, même s’ils restent utiles sur le terrain comme outil
d’évaluation des performances musculaires
lors d’exercices brefs et intenses. En tant
qu’outil de recherche la plate-forme de
forces reste indispensable pour mesurer
une puissance maximale instantanée
(Vandewalle, 1986).
En 1978, Komi et Bosco (1978) proposent un test de sauts verticaux répétés (ou
test appelé aussi test pliométrique) permettant le calcul de Pmax. Le sujet doit effectuer le plus grand nombre possible de sauts
verticaux pendant une période de temps
déterminée (15 ou 60s), sur un tapis où des
capteurs reliés à un chronomètre permettent de calculer le temps d’envol (Bosco et
Komi, 1980). Les auteurs obtiennent des
puissances supérieures de 10 % à celles
obtenues, soit sur ergocycle par Ayalon et
al. (1974), soit sur escalier par Margaria et
al. (1966). D’après Bosco et al. (1983), ces
résultats pourraient être expliqués par la
mise en jeu des propriétés élastiques des
muscles.
Chez l’enfant, les tests de saut vertical
sont peu utilisés dans la mesure où ils
engendrent des problèmes de coordination
motrice et d’apprentissage qui constituent
un biais méthodologique dans l’interprétation des résultats. Cependant, il existe
quelques données obtenues sur plate-forme
de forces chez des enfants de 11 ans par
Davies et Young (1984) qui estiment Pmax.
à 711 watts et 18,1 W.kg-1 de masse corporelle. Dix ans plus tard, Ferretti et al.
(1994) obtiennent chez des enfants âgés de
8 à 13 ans (filles et garçons) des Pmax. de
1103 watts et 31.6 W.kg-1. Les différences
de protocoles expliquent ces différences, en
particulier l’enregistrement instantané des
données (Van Praagh, 1998 ; Van Praagh et
De França, 1998). Cependant, il est intéressant de constater que chez l’enfant, Davies
et Young (1984) obtiennent une forte corrélation (r = 0.92) entre la hauteur du saut et
les données de puissance mesurée sur la
plate-forme.
114
B/ Le test de Margaria ou test de célérométrie
Margaria et al. (1966) ont proposé de
calculer la puissance maximale anaérobie
par la mesure de l’énergie dépensée pour
élever le centre de gravité à une certaine
hauteur. On demande au sujet après élan
sur 2m de gravir un escalier d’une quinzaine de marches à vitesse maximale.
Deux cellules photoélectriques permettent de mesurer le temps nécessaire pour
franchir l’espace situé entre la deuxième
et la huitième marche. Une variante de ce
test fut proposée par Kalamen en 1968
(Fig. 2).
FIGURE 2 : Protocole du test de l’escalier présenté par Margaria et al. (1966) (a) et adapté
par Kalamen (1968) (b).
Selon Vandewalle (1986) les valeurs
de puissance obtenues sont représentatives de la puissance à vitesse maximale
et non d’une puissance maximale. Cette
critique a été reprise par Sargeant (1992)
qui souligne l’importance de la masse du
sujet dans le déterminisme de la puissance mécanique externe. En effet, l’utilisation d’une ceinture lestée, permet
d’obtenir une puissance plus élevée
(Caiozzo et Kyle, 1980 ; Davies et
Young, 1984), ce qui indique que la force
de pesanteur n’est pas la seule à prendre
en compte.
Chez l’enfant, Margaria, Aghemo et
Rovelli (1966) furent les premiers à proposer un test de mesure de puissance. Dans un
groupe d’enfants de 10 ans comprenant des
filles et des garçons, ils rapportent une
puissance maximale anaérobie de
294 watts et de 9,8 W.kg-1. Ils furent les
premiers à attribuer l’augmentation de
Pmax. à l’évolution de l’âge. La variation
intra-individuelle au test est habituellement
importante (estimée à ± 15 %) comparée à
celle obtenue sur ergocycle ou sur plateforme de forces (± 4 % et ± 7 %, respectivement ; Davies et Young, 1984). L’étude
réalisée chez l’enfant par Nadeau (1985)
montre que le test initial de Margaria
convient mieux aux enfants et aux femmes,
alors que le test modifié semble plus adapté
aux hommes.
C/ Les tests de sprint sur 30 à 50m
Historiquement, ce sont les tests les
plus utilisés par les enseignants d’éducation physique et les entraîneurs pour rendre
compte d’une certaine quantité de travail
en un minimum de temps. En référence aux
données métaboliques et en particulier à
l’inertie du système glycolytique, les
sprints ne doivent pas dépasser 10 secondes
et par voie de conséquence, la distance la
plus appropriée est inférieure à 50 mètres.
En accord avec les observations de Wilkie
(1950), ces tests ne peuvent être considérés
comme des tests de puissance. Cependant,
ils permettent une classification simple en
enfants « lents », « moyens » et « rapides ».
La comparaison de Pmax. évaluée sur
cycloergomètre et les résultats sur 30 m fait
apparaître un coefficient de corrélation de r
= 0,80 (p<0,001) chez un groupe d’enfants
des deux sexes âgés de 7 à 12 ans. Lorsque
l’analyse ne prend en compte que les filles,
le coefficient de corrélation est significativement plus faible (Van Praagh et al.,
1990). Une masse grasse plus importante et
une masse maigre plus faible chez la fille
expliquent en partie cette différence.
D/ Les tests sur ergomètre
Tapis roulant non motorisé
Le tapis roulant non motorisé, destiné à
mesurer la puissance mécanique au cours
du sprint a été présenté en 1984 par
Lakomy (1984).
115
FIGURE 3 : Tapis roulant non motorisé utilisé pour mesurer la puissance maximale mécanique développée au cours d’un sprint (Fargeas et al., 1993).
Chez l’enfant, une des rares études
ayant utilisé ce type ergomètre (Fig. 3) est
celle de Fargeas et al. (1993). Cette étude
longitudinale avait pour objectif d’évaluer
la Pmax. d’enfants sportifs et non sportifs
sur tapis roulant non motorisé : Pmax.
était calculée pour un sprint < 10 secondes
et sur bicyclette ergomètrique (test de
force-vitesse) (Van Praagh et al., 1993).
Lors de cette étude la validité du test estimée par comparaison des données obtenues sur tapis et sur cycloergomètre
montre un coefficient de corrélation significatif de r = 0,94.
Bicyclette ergométrique
Nous ne retiendrons ici que les deux
tests principaux utilisés pour l’évaluation
de la puissance maximale anaérobie chez
l’enfant (bien que d’autres tests existent) :
le test de Wingate (Ayalon et al., 1974 ;
Bar-Or et al., 1977) et le test de forcevitesse (Péres et al., 1981 ; Vandewalle et
al., 1983).
1. Le test de Wingate
Cumming (1973) a été le premier à étudier la puissance mécanique sur cycloergomètre chez l’enfant âgé de 12 à 17 ans (le
test de 30s de pédalage). Puis dans les
années 70, les chercheurs de l’Institut
Wingate en Israël (Ayalon et al., 1974 ;
Bar-Or et al., 1977), ont développé le test
de Wingate, qui consiste en un pédalage de
30 secondes, à vitesse maximale contre une
force de freinage unique et constante, fonction de la masse corporelle du sujet.
Comme l’exercice est maintenu pendant 30
secondes, cette épreuve permet de déterminer la quantité de travail réalisé en 30
secondes. La valeur pic de puissance (Ppic)
est considérée comme représentative de la
puissance mécanique maximale (Inbar et
al., 1976). Les valeurs de Ppic rapportées
par les chercheurs de l’Institut Wingate
sont de l’ordre de 214 W et 6.8 W.kg-1 chez
l’enfant de moins de 10 ans, 300 W et
8 W.kg-1 à 12 ans pour atteindre 500 W et
9 W.kg-1 chez l’adulte de 18 ans (Inbar et
Bar-Or, 1986).
La charge utilisée par les chercheurs de
l’Institut Wingate a été modifiée plusieurs
fois : 75g.kg-1 de poids de corps (Ayalon et
al., 1974), puis 67g.kg-1 (Inbar et Bar-Or,
1977 ; Dotan et Bar-Or, 1980), puis de nouveau 75g.kg-1 (Inbar et Bar-Or, 1986). En
fonction des résultats obtenus par
Vandewalle et al. (1985), nous utilisons
dans notre laboratoire comme charge optimale pour le test de Wingate la charge permettant d’obtenir la puissance la plus
importante lors du test de force-vitesse,
aussi bien pour l’enfant que pour l’adulte.
116
2. Le test de force-vitesse
A partir des travaux antérieurs de
Pirnay et Crielaard (1979), Pérès puis
Vandewalle ont proposé un test à vitesse
maximale contre des charges croissantes
sur un ergomètre à contre poids (Photo1) :
le test de force-vitesse (Pérès et al., 1981 ;
Vandewalle et al., 1985, 1987a). Le test
consiste en la réalisation de plusieurs
sprints contre des charges croissantes. Les
sprints sont séparés par trois minutes de
récupération.
PHOTO 1 : Epreuve de force-vitesse réalisée
sur cycloergomètre à freinage mécanique
chez l’enfant (Duché).
Chez l’enfant, les travaux de Maréchal
et al. (1978) et Pirnay et Crielaard (1979)
font apparaître des valeurs de Pmax. de
l’ordre de 7,6 W.kg-1 à 11 ans et atteignent
10 W.kg-1 chez l’adulte.
La réalisation d’un sprint avec départ
arrêté sur un ergomètre à frein mécanique
nécessite d’accélérer le volant contre
l’inertie du système qui s’oppose à l’accélération (Lakomy, 1986). La méthode de
calcul de la puissance décrite par
Vandewalle et al. (1985) ne prend pas en
compte l’énergie dépensée pendant la
phase d’accélération. Les travaux de
Lakomy (1986) décrivant une méthode
d’étalonnage de l’inertie du système ergométrique en fonction de l’accélération du
volant, ont permis de corriger le calcul de
la puissance durant un seul sprint. La
mesure de la puissance, ainsi corrigée de
l’inertie, met en évidence que la puissance
maximale atteinte à chaque sprint est
identique quelle que soit la force de friction (Fouquet et al., 1993 ; Arsac, 1995).
De plus, les valeurs de puissance maximale mesurées avec cette méthode par
Linossier (1994) sont supérieures d’environ 10 % comparativement à la puissance
maximale non corrigée de l’inertie.
Cependant, les valeurs de puissance maximale obtenues par les deux méthodes de
calcul sont hautement corrélées (Linossier, 1994). De plus, la puissance maximale d’accélération obtenue entre 1 et
2 secondes est atteinte avant la vitesse
maximale (Lakomy, 1986 ; Linossier,
1994 ; Arsac, 1995).
Ainsi, toutes les mesures mécaniques
de puissance qui n’ont pas pris en compte
cette inertie indiquent des valeurs qui
« souffrent » d’une erreur systématique.
L’importance quantitative de cette erreur
dépend de la masse du volant de l’ergomètre, de la vitesse initiale du volant (lancé
ou statique), de la friction appliquée et de la
durée de l’exercice.
En résumé : Quel que soit le test utilisé
les enfants présentent des puissances
externes développées inférieures à celles
mesurées chez l’adulte, et ce quel que soit
le mode d’expression de la puissance. Ces
résultats viennent conforter les données des
méthodes précédentes. Les facteurs mis en
avant pour expliquer ces différences sont
en particulier des paramètres liés au rendement (économie de course), à des problèmes de coordination (apprentissage) et à
une moindre participation de la glycolyse
anaérobie.
117
FIGURE 4 : Evolution avec l’âge de la puissance mécanique maximale (W et W.kg-1 de poids
corporel) mesurée sur bicyclette ergomètrique (Bedu, 1992) (sans prise en compte de l’inertie).
3. LES CONNAISSANCES
ACTUELLES ET EXAMEN
CRITIQUE DE LEURS
APPLICATIONS PRATIQUES
A/ Evolution des performances anaérobies avec l’âge
Pmax.
Quel que soit le test utilisé la puissance
maximale mécanique augmente avec l’âge
de l’enfance à l’âge adulte (Fig. 4).
Globalement, Pmax. (mesurée sur ergocycle sans prise en compte de l’inertie)
varie de 146 W et 5,5 W.kg-1 chez les
enfants actifs de 7 ans (Van Praagh, 1988)
à 1241 W et 17,2 W.kg-1 chez des cyclistes
adultes spécialistes de sprint (Davies et
Standström, 1989). Lorsque l’inertie du
volant est prise en compte, les valeurs rapportées dans la littérature sont de 300 W et
9 W.kg-1 à 10 ans et atteignent 1000 W et
14,5 W.kg-1 chez l’homme et 600 W et
10,5 W.kg-1 chez la femme (Doré et al.,
2000)
Cette augmentation de puissance est
également observée avec l’utilisation de
tests de terrain (Blonc et al., 1992). De
nombreuses études ont montré de bonnes
relations entre puissance (Pmax. ou Ppic)
et les tests de terrain sur courte distance
(Inbar et Bar-Or, 1977 ; Bar-Or et Inbar,
1978 ; Tharp et al., 1985 ; Watson et
Sargeant, 1986 ; Duché, 1992).
Nous nous attacherons donc ici à présenter prioritairement, sans pour autant
exclure les autres données, les résultats
obtenus sur bicyclette ergométrique (Pmax.
pour le test de force-vitesse et Ppic pour le
test de Wingate).
Inbar (1996) rapporte que Ppic en
valeur absolue représente à 6 ans 30 à 40 %
de la valeur obtenue à 18 ans, alors qu’à 16
ans Ppic représente 75 à 85 % de la valeur
adulte (Inbar et Bar-Or, 1986). En revanche, lorsque Ppic est rapportée à la masse
corporelle, les valeurs obtenues à 8 et 16
ans représentent 75 % et 87 % respectivement de la valeur mesurée à 18 ans.
L’augmentation de Pmax. avec l’âge est
liée à l’élévation concomitante de la vitesse
et de la charge optimales. Les études de
Duché (1992) et de Bedu (1992) montrent
que l’élévation de Pmax. est surtout due à
l’augmentation de la charge optimale au
démarrage pubertaire. Cette charge imposée est multipliée par 2,8 entre 7 et 15 ans,
alors que la vitesse optimale est seulement
multipliée par 1,2 au cours de la même
période.
1. Vitesse optimale
La vitesse optimale est plus le reflet
d’une maturation neuro-musculaire, de
coordination motrice (Pérès et al., 1989), et
semble tributaire de la distribution des
fibres à contraction rapide (Gerbeaux et
Pertuzon, 1985). La coordination intermusculaire pour le mouvement de pédalage
a fait l’objet de nombreuses études basées
sur l’utilisation de signaux électromyographiques (Van Ingen Schenau et al., 1992 ;
Arsac, 1995 ; Raash et al., 1997 ; Neptune
et al., 1997 ; Hautier et al., 1998). Ces
études ont permis d’établir un pattern de
recrutement inter-musculaire spécifique au
pédalage chez l’adulte. Chez l’enfant, nous
118
PHOTO 2 : Utilisation des signaux électromyographiques pour déterminer un pattern
de recrutement inter-musculaire chez l’enfant
au cours du pédalage (Duché).
avons réalisé une étude permettant de
mettre en évidence ce pattern (Photo 2).
Les résultats ont été obtenus pour des
vitesses de pédalage constantes établies à
80, 100, 110 et 120 % de la vitesse optimale
et contre une charge de friction représentant
50 % de la charge optimale. La vitesse optimale a été calculée à partir du cumul des
combinaisons moyennées vitesse-puissance
de sprints réalisés contre des charges de
friction de 25, 50, 75 et 100g.kg-1 (Arsac et
al., 1996). L’étude montre que pour des
vitesses de pédalage stables, le pattern de
recrutement inter-musculaire de l’enfant est
identique à celui de l’adulte (Ratel et al.,
1999). Les conclusions de cette étude ne
sont pas directement transposables à l’exercice supra-maximal, mais laissent entrevoir
des perspectives de recherche, en relation
avec la typologie musculaire. En effet, la
vitesse optimale serait directement en rapport avec le pourcentage de fibres rapides
comme cela a été montré par Faulkner et al.
(1981, 1986) sur le muscle isolé. Chez
l’homme, une relation du même type a été
observée par Hautier et al. (1996) lors d’un
mouvement poly-articulaire sur bicyclette
ergométrique.
2. Charge optimale
La charge optimale rend compte de
l’adaptabilité de la force musculaire.
L’augmentation de force est très importante
au cours de la période pubertaire (Froberg et
Lammert, 1996 ; Blimkie et Sale, 1998).
Gerbeaux et al. (1986) ont suggéré que
l’effet anabolisant protéique des androgènes
testiculaires et surrénaliens pourrait être responsable de cette augmentation, ce qui expliquerait une moindre augmentation de la
force chez la fille pendant cette période
(Froberg et Lammert, 1996). Chez l’enfant
de 13 ans, Méro et al. (1991) montrent que si
le pourcentage de fibres II est indépendant
des concentrations sanguines de testostérone,
en revanche, la surface de ces fibres est corrélée de façon significative avec ces concentrations. Falgairette et al. (1991) et Duché
(1992) observent des corrélations significatives entre les concentrations de testostérone
salivaire et la puissance maximale anaérobie
en W et W.kg-1 (r = 0,53 et r = 0,40, p <
0,001, respectivement). Cependant, l’influence de la testostérone est contestée par
Armstrong et al. (1997), arguant que lorsque
l’âge, la taille et la masse corporelle sont pris
en considération (régression pas à pas), cette
relation n’existe plus.
3. Importance du protocole
Une étude réalisée dans notre laboratoire
montre qu’un test d’apprentissage permet à
l’enfant de développer des puissances significativement supérieures lors du test final
(Lavorel et al., 1998). Les valeurs obtenues
entre le test d’apprentissage et le test final
sont bien corrélées (r = 0,86, p<0,001).
D’autre part, pour permettre à l’enfant de
développer une puissance mécanique
externe maximale l’ergomètre doit être
adapté à ses caractéristiques morphologiques et la force de freinage la plus adaptée
est de 50g.kg-1 de masse corporelle (Doré et
al., 2000). D’autre part, il a été suggéré que
la prise en compte de l’inertie puisse réduire
l’écart de puissance mesurée sur ergocycle
entre l’adulte et l’enfant (Doré et al., 1997).
Cependant, l’étude de Ratel et al. (1996)
montre que la différence entre adulte et
enfant persiste, bien qu’atténuée grâce à un
volant de faible inertie chez l’enfant.
4. Influence de la croissance
Ces résultats mettent en évidence toute
la difficulté du choix du mode d’expression
des paramètres bioénergétiques, en particulier pendant la période de croissance où
l’on assiste à des changements corporels
importants. La contribution de chaque
paramètre dans l’évolution d’une donnée
bioénergétique est difficilement estimable.
Plusieurs études ont mis en avant de
fortes corrélations entre la puissance mécanique externe développée au cours d’exercices brefs et intenses et les dimensions corporelles (Davies et al., 1972 ; Mercier et al.,
1989). En accord avec la littérature
(Blimkie et al., 1988 ; Van Praagh et al.,
1990 ; Duché et al., 1992 ; Mercier et al.,
1992), les récents travaux de Doré (1999)
montrent que la variance du pic de puissance sur ergocycle est principalement liée,
comme la force optimale, aux différences
de volume maigre des membres inférieurs.
Ce volume explique 75 à 87 % de la
variance de ce pic chez les filles et les garçons, respectivement de 7 à 17 ans. Chez les
filles et les garçons de plus de 17 ans, ce
paramètre n’explique plus que 43 à 40 %
respectivement de la variance. Ce constat
suggère que la capacité musculaire fonctionnelle de l’enfant dépend plus de la
masse active de muscles ou de facteurs biomécaniques. En effet, la différence de
Pmax. entre l’enfant et l’adulte persiste
même lorsque la masse musculaire, la
masse maigre, la taille, la surface de section
des muscles actifs est contrôlée (Davies et
al., 1972 ; Komi et Karlsson, 1979 ; Inbar et
Bar-Or, 1986 ; Blimkie et al., 1988 ;
Mercier et al., 1989). En théorie, il faudrait
rapporter la puissance au volume de
muscles actifs, ce qui pose le problème de
leur identification dans le mouvement.
Dans le même ordre d’idée, les résultats de
l’étude de Sargeant et Dolan (1986) sont
intéressants dans la mesure où ils montrent
que la seule augmentation du volume du
membre inférieur n’explique pas la différence de puissance entre adulte et enfant,
alors qu’elle explique les effets de l’entraînement chez l’enfant (Sargeant et al., 1985).
En résumé : Les phénomènes de croissance ne semblent pas à eux seuls pouvoir
expliquer les causes de cette différence de
puissance maximale mécanique externe
119
entre l’enfant et l’adulte. D’autres facteurs
constitutifs des phénomènes de maturation
peuvent apporter d’autres éléments de
réponse. En effet, la puissance musculaire
dépend de facteurs musculaires tels que le
débit d’énergie, la typologie musculaire et
les qualités neuro-musculaires ou de coordination motrice (qualités déjà discutées dans
la partie concernant la vitesse optimale).
Paramètres musculaires
1. Typologie musculaire
Parmi les études avec biopsies musculaires chez l’enfant, Lunberg et al. (1979a,
1979b) ont effectué des biopsies chez des
enfants âgés de 2 mois à 11 ans. Ils trouvent
un pourcentage de fibres lentes de 58,9 %
avec une variabilité importante de 38 à
83 %, sans relation avec l’âge. Bien que le
caractère invasif de la biopsie limite le
nombre de publications chez l’enfant,
d’autres études font état de 58,8 % de
fibres lentes chez l’enfant de 6 ans (Bell et
al., 1980), de 54,8 % à 11-13 ans (Eriksson
et al., 1973, Eriksson et Saltin, 1974) et de
43,6 % à 16-17 ans (Fournier et al., 1982).
L’étude récente de la littérature par Jansson
(1996) montre une augmentation du pourcentage de fibres lentes de 0 à 10 ans pour
décroître ensuite jusqu’à l’âge de 35-40
ans. Ces études suggèrent qu’il n’existe
que peu de différences entre le pourcentage
des différentes fibres entre l’enfant et le
jeune adulte, même en faisant l’hypothèse
que la baisse du pourcentage de fibres
lentes est compensée par l’augmentation
concomitante du pourcentage de fibres
rapides (Glenmark et al., 1992). Or, bien
que Bell et al. (1980) fassent état d’une distribution des types de fibres musculaires
similaire chez l’enfant et l’adulte, les travaux de Colling-Saltin (1980) rapportent
un pourcentage de fibres rapides plus faible
chez l’enfant qui atteint les mêmes proportions énoncées pour l’adulte seulement en
fin d’adolescence (Fournier et al., 1982).
Ces données sont confirmées par l’étude de
Oertel (1988) qui observe dès 2 ans une
typologie musculaire semblable entre l’enfant et l’adulte mais avec un pourcentage
de fibres lentes plus élevé chez l’enfant
entre 2 et 10 ans.
L’absence d’études longitudinales rend
l’interprétation des divers résultats difficile.
Il semble toutefois que la majorité des
120
études montre que le pourcentage de fibres
rapides est inférieur chez l’enfant par rapport à l’adulte, bien que la différenciation
des types de fibres soit effective dès les premières années de la vie, et, atteint la valeur
rapportée chez l’adulte dès la fin de l’adolescence par conversion des fibres indifférenciées. De plus, Méro et al. (1991) montrent que si le pourcentage en nombre de
fibres de type rapide est indépendant des
concentrations sanguines de testostérone,
par contre la surface de ces fibres est bien
corrélée avec ces concentrations. L’augmentation des concentrations de testostérone lors
de la puberté masculine pourrait, outre son
influence sur la masse musculaire, avoir des
conséquences sur l’hypertrophie sélective
des fibres de type rapide (Glenmark et al.,
1992). Ces modifications pourraient en partie expliquer les différences de puissance
anaérobie observées au cours de la croissance et de la maturation comme le suggère
Van Praagh (2000).
2. Débit d’énergie anaérobie
Compte tenu des difficultés techniques
de la biopsie, de la variabilité inter-individuelle, des différences de concentrations
entre les fibres musculaires (Tesch et al.,
1989) et du peu de données disponibles, on
observe généralement des concentrations
d’ATP et de phosphocréatine chez l’enfant
très proches de celles obtenues chez
l’adulte (de 4,4 à 6,5 mmol.kg-1 muscle
frais pour l’ATP, de 14 à 20 mmol.kg-1
muscle frais pour la phosphocréatine)
(Knuttgen et Saltin, 1972 ; Jacobs et al.,
1983 ; Jones et al., 1985 ; Mc Cartney et
al., 1986 ; Cheetham et al., 1986 ; Spriet et
al., 1987). Ces résultats sont confirmés par
les études réalisées par 31P RMN qui montrent des réserves en phosphagènes identiques chez l’adulte et l’enfant (Ferretti et
al., 1994 ; Gariod et al., 1994).
En ce qui concerne l’activité enzymatique, Haralambie (1981, 1982) trouve,
entre 3 ans et 19 ans, une dispersion très
importante de l’activité de la créatine
kinase. Pour le même groupe musculaire
(vaste externe), il n’est pas observé de différence entre l’activité enzymatique chez
l’enfant et chez l’adulte. Ces résultats ne
sont pas en faveur d’un débit d’énergie
anaérobie inférieur chez l’enfant.
En revanche, les résultats concernant la
participation glycolytique anaérobie montrent que ce soit par biopsie ou par RMN
une activité de la glycolyse anaérobie plus
faible chez l’enfant (Eriksson et Saltin,
1974 ; Zanconato et al., 1993). Cette plus
faible participation chez l’enfant est confirmée par l’évolution des concentrations de
lactates musculaires ou sanguins, après
exercice maximal ou supramaximal
(Eriksson et Saltin, 1974 ; Van Praagh et
al., 1989). Malgré une forte dispersion des
résultats due à des méthodologies différentes, la lactatémie post exercice augmente significativement avec l’âge
(Falgairette et al., 1991). Plusieurs études
ont mis en évidence des corrélations significatives entre les [L]s et les concentrations
de testostérone (Méro, 1988 ; Falgairette et
al., 1990). Cependant, entre 6 et 12 ans
Falgairette et al. (1991) font état d’une
amélioration significative des performances anaérobies et des [L]s post exercice
sans pour autant constater dans le même
temps d’augmentation des concentrations
de testostérone. Ces résultats contradictoires sont en faveur d’une maturation de
l’activité glycolytique au cours de la
période pubertaire, mais n’établissent pas
de relation directe avec les concentrations
de testostérone (qui ne représente qu’un
indice de maturation très corrélé avec
d’autres facteurs tels que les dimensions
corporelles). Dans le même ordre d’idée, la
faible activité de PFK rapportée chez l’enfant (Eriksson et al., 1971) est encore fréquemment utilisée pour expliquer une lactatémie plus faible chez l’enfant. Or, à
l’heure actuelle, il apparaît très difficile de
savoir si l’enfant produit moins ou élimine
plus de lactates que l’adulte ? En effet, si
nous nous intéressons aux études portant
sur l’acidose déterminée par la mesure du
pH, la littérature fait apparaître un consensus montrant un pH intramusculaire ou
sanguin post exercice plus élevé chez l’enfant comparativement à l’adulte quel que
soit le type d’exercice (Hebestreit et al.,
1996 ; Taylor et al., 1997 ; Zanconato et al.,
1993). En revanche, récemment Dotan et
al. (2000) ont mesuré des [L]s atteignant
10 mmol.l-1 chez des enfants prépubères
après des exercices répétés de 40s à 150 %
de VO2 max. avec 50s de récupération. La
littérature montre que les enfants ont une
plus faible diminution de leur pH à l’exercice tout en pouvant augmenter considérablement leur [L]s. Par conséquent la question reste posée, à savoir si cette faible
diminution du pH peut être expliquée par
une meilleure régulation au niveau des ions
H+ chez l’enfant ?
121
FIGURE 5 : Evolution de Pmax. (W et W.kg-1)
en fonction de l’âge et du sexe de 7 à 21 ans
(Doré et al., 2000) (avec prise en compte
de l’inertie).
En résumé : En comparaison des études
réalisées chez l’homme, les connaissances
concernant les mécanismes énergétiques
impliqués dans le fonctionnement du métabolisme anaérobie chez l’enfant sont limitées, en raison de contraintes éthiques et
méthodologiques. Les principales données
ne sont pas en faveur d’une puissance
maximale anaérobie inférieure chez l’enfant, mais par contre, montrent une aptitude
glycolytique nettement plus faible.
B/ Evolution des performances anaérobies en fonction du sexe
Pmax. en valeur absolue ou relative au
poids corporel augmente au cours de la
croissance tant chez la fille que chez le garçon (Pirnay et Crielaard, 1986 ; Falgairette
et al., 1991 ; Duché et al., 1992). Cependant, Pmax. (W et W.kg-1) est toujours plus
élevée chez le garçon par rapport à la fille
de même âge, et la différence s’accentue
après la puberté (Crielaard et Pirnay,
1985b ; Van Praagh, 1988 ; Van Praagh et
al., 1990). En effet, plusieurs études ne font
pas état de grandes différences de Pmax.
entre filles et garçons à l’âge de 9 à 11 ans
lorsque Pmax. est exprimée en watts (Inbar
et Bar-Or, 1986 ; Blimkie et al., 1988). En
revanche, à partir de 13 ans des différences
significatives pour Pmax. en valeur absolue apparaissent entre filles et garçons.
D’après Inbar (1996), les valeurs obtenues
à cet âge chez la fille représentent 75 % de
celles des garçons. Lorsque Pmax. est rapportée au poids corporel, dès 11 ans les
garçons présentent des valeurs de Pmax.
supérieures à celles obtenues chez les
filles. Les différences sont de l’ordre de
85 % à 12 ans et 70 % à 18 ans. L’étude de
Doré (1999) réalisée sur une population
importante confirme une différenciation
fille - garçon dès le début de la puberté
(Fig. 5), les filles ayant des valeurs de
Pmax inférieures aux garçons et ceci
même lorsque l’on tient compte des
dimensions corporelles.
Une évolution similaire du développement de la force au cours de la croissance a
été récemment rapportée par Blimkie et
Sale (1998).
En résumé : Cette différence de performance anaérobie associée au sexe lors de la
puberté est généralement attribuée à une
proportion de masse grasse plus importante
chez la fille à cette période. De plus, ces
résultats font également apparaître l’influence de paramètres qualitatifs dans
l’amélioration des performances anaérobies avec l’âge.
C/ Performances anaérobies et entraînement
L’entraînement de garçons âgés de 11 à
13 ans augmente de façon significative
leurs concentrations musculaires en ATP et
en phosphocréatine (Eriksson et Saltin,
1974). On retrouve les mêmes conclusions
en ce qui concerne Pmax. Les études transversales font état de Pmax. supérieure chez
les enfants sportifs par rapport aux enfants
non sportifs de même âge. Cette constata-
122
tion valable aussi bien chez les filles que
chez les garçons doit être considérée avec
prudence avant la période pubertaire. En
effet, avant 11 ans Pmax. (W.kg-1) est identique entre des garçons pratiquant moins de
5 heures d’activités physiques par semaine
et ceux qui pratiquent plus de 5 heures
(Duché, 1992 ; Falgairette et al., 1993).
A partir de 11 ans, les études longitudinales montrent une amélioration significative de Pmax. et Ppic chez des enfant suivant un programme d’entraînement par
rapport au groupe de contrôle (Grodjinovsky et al., 1980 ; Grodjinovsky et Baror, 1984 ; Rotstein et al., 1986). Les améliorations les plus importantes sont
observées avec un entraînement à dominante d’exercice de vitesse (sprint :
Crielaard et Pirnay, 1985a ; interval training : Rostein et al., 1986). L’étude longitudinale de Grodjinovsky et Dotan (1989)
réalisée sur trois ans, montre des gains
importants de Pmax. (W.kg-1) tant chez les
sportifs (+ 28 %) que chez les enfants
n’ayant que 2 heures de pratique hebdomadaires (+ 26 %). Cette étude montre également que l’augmentation de la quantité
d’entraînement de 6 heures hebdomadaires
à 12 heures chez des enfants de 12-13 ans,
n’engendre pas de modifications plus
importantes. Ces observations posent deux
types de questions : la spécialisation musculaire et sa modification avec l’entraînement chez l’enfant, et la prise en compte
des stades pubertaires dans les résultats
d’études longitudinales. En effet, il semble
que l’entraînement n’ait pas le même effet
chez l’enfant et chez l’adulte. Sargeant et
al. (1985), chez des enfants de 13 ans, font
état d’une augmentation de Pmax. après 8
semaines d’entraînement (type aérobie et
anaérobie). Cette augmentation est attribuée par les auteurs à une modification de
la masse musculaire. En revanche, une
étude récente de Diallo et al. (2000) montre
qu’après un entraînement spécifique pliomètrique de 8 semaines chez des enfants de
12 ans, la performance en saut est nettement améliorée, alors qu’il n’est pas
observé d’augmentation du volume musculaire. Cette amélioration peut alors être
attribuée soit à des facteurs neuro-musculaires soit enzymatiques. Chez l’adulte
sédentaire de 21 ans, 8 semaines d’entraînement (répétition de sprints sur bicyclette)
augmentent significativement Pmax. de
12,3 à 14,9 W.kg-1 (Denis et al., 1989).
D’après ces auteurs, cette amélioration
n’est pas liée à une augmentation de la
masse musculaire, mais à une activité
accrue des enzymes de la voie glycolytique.
De même la spécialisation musculaire
chez l’enfant semble beaucoup moins nette
que chez l’adulte. Un enfant qui réalise de
bonnes performances pour les exercices
brefs et intenses a généralement une bonne
consommation maximale en oxygène
(Davies et al., 1972 ; Inbar et Bar-Or,
1977 ; Bar-Or, 1984).
En résumé : Les performances anaérobies semblent pouvoir être améliorées par
l’entraînement chez l’enfant, grâce en particulier à des facteurs de coordination et
d’activation neuro-musculaire. D’ailleurs
plusieurs études ont souligné que les effets
d’un entraînement spécifique chez l’enfant
étaient peu transférables, et que les améliorations les plus significatives des performances étaient observées sur les tests utilisés lors du programme d’entraînement
(Nielsen et al., 1980 ; Diallo et al., 2000).
Cependant, la maturation reste la stimulation principale d’amélioration des potentialités anaérobies au cours du développement.
D/ Performances anaérobies et facteurs héréditaires
Les études de Komi et Karlsson (1979) et
Crielaard et Pirnay (1983) mettent en avant
la forte dépendance génétique des performances réalisées lors d’exercices de courte
durée. Dans le même ordre d’idées, Crielaard
et Pirnay (1983) ont déterminé à partir de
l’étude de jumeaux hétéro- et homozygotes,
un indice d’héritabilité pour Pmax. de 92 %.
En ce qui concerne l’influence génétique sur
la distribution des différents types de fibres,
les résultats sont très contradictoires et
dépendent surtout de la méthode utilisée :
Komi et al. (1977) estiment le pourcentage
d’héritabilité à 99,5 %, alors que Karlsson et
al. (1979) font état de 50 %. Dans leur
récente revue de questions, Simoneau et
Bouchard (1998) concluent que l’effet génétique sur les performances anaérobies est de
l’ordre de 50 %, par rapport à la variation
totale de la performance anaérobie.
4. ORIENTATIONS FUTURES
DE RECHERCHE
Contrairement à la connaissance de la
puissance maximale aérobie et au fonctionnement aérobie de l’enfant, la littérature est
loin d’être exhaustive en ce qui concerne la
puissance et la capacité anaérobies de la
naissance à l’âge adulte. Les contraintes
d’ordre éthique et méthodologique limitent
le champ d’investigation, tout en ouvrant
paradoxalement d’importantes perspectives de recherche dans ce domaine. A l’issue de cette revue de questions, il semble
que deux orientations se font jour ; l’une
ayant trait aux problèmes méthodologiques, l’autre étant axée sur l’interaction
croissance – maturation et performance
anaérobie.
Perspectives méthodologiques
A l’heure actuelle, aucune méthode
n’est réellement satisfaisante chez l’enfant.
L’approche directe trop invasive, nécessite
l’utilisation de nouvelles techniques. La
résonance magnétique nucléaire (RMN),
dont l’utilisation reste soumise aux comités
d’éthique, semble prometteuse. L’approche
indirecte est loin d’être épuisée. Comme
nous l’avons vu, peu d’ergomètres voire
aucun sont réellement adaptés aux possibilités de l’enfant (inertie, volant d’inertie,
dimensions de l’ergomètre,...). D’autres
études sont nécessaires pour appréhender
correctement une puissance mécanique
externe, en tenant compte des problèmes de
coordination spécifique à chaque âge. De
plus, à notre connaissance, très peu d’études
se sont penchées sur la validité, la reproductibilité et la répétabilité des tests de
mesure chez l’enfant. Des facteurs comme
la motivation, la coordination et les facultés d’apprentissage de l’enfant peuvent
sérieusement compliquer l’interprétation
des résultats.
Perspectives d’études
La littérature souffre d’un manque
d’études longitudinales sur l’interaction
croissance - maturation et performance
anaérobie. Ainsi, les conclusions sur l’influence de l’entraînement issues d’études
longitudinales restent sujettes à caution dès
lors qu’elles ne tiennent pas compte du
stade de développement de l’enfant et de
123
l’adolescent. De nombreuses questions restent alors posées concernant l’explication
de l’importante augmentation de Pmax. à la
puberté :
Quelle est la réelle influence de l’augmentation des dimensions corporelles, de
la maturation sexuelle ? Existe-t-il une
période propice au développement des qualités anaérobies ? L’entraînement spécifique a-t-il les mêmes répercussions chez
l’enfant que chez l’adulte ? De même, la
fille a été moins étudiée que le garçon. Les
perspectives de recherche restent encore
nombreuses dans ce domaine particulièrement intéressant.
BIBLIOGRAPHIE
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J.N. (1971). Muscle fiber size in normal
infants, children and adolescents : an autopsy
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130
Exploración de rendimientos anaerobicos de los niños :
resumen de 30 años de investigación
Resumen
El estudio de la función anaerobica durante el crecimiento no tiene la misma atención que la función aeróbica. Esto es sorprendente a la mirada de la actividad espontánea de los niños y adolescentes.
En las actividades físicas el niño le interesa mucho más por las actividades cortas que largas. Al explicar estas paradojas podemos considerar: 1)la dificultad en la utilización de técnicas invasivas en el
niño, 2) la ausencia de normas y criterios en el VO2max; 3) la dificultad para medir las respuestas
fisiológicas fueras de un estado estable. También este artículo presenta la historia del desarrollo de los
métodos y técnicas de investigación de los factores energéticos y mecánicos del rendimiento anaerobico en el niño.El segundo objetivo es entregar a los lectores informaciones recientes en el desarrollo
de las aptitudes anaerobicas del niño a través del crecimiento y de su maduración; la influencia de factores tales como el sexo, el entrenamiento, y los actores hereditarios.
Palabras claves : rendimiento anaerobico, niños, métodos, maduración, entrenamiento.
Esplorazione delle performance anaerobiche del bambino :
bilancio di 30 anni di ricerca
Riassunto
Lo studio della funzione anaerobica durante la crescita non ha ricevuto la stessa attenzione della
funzione aerobica. Ciò è abbastanza sorprendente nei riguardi dell’attività spontanea dei bambini e
degli adolescenti. In effetti, nella pratica fisica e sportiva, il bambino è più attirato dalle attività breve
e non da quelle di lunga durata. Come spiegazione possibile di questo parabosso possiamo considerare:
1) la difficoltà d’utilizzazione di tecniche invasive nel bambino; 2) l’assenza di norma comparabile ai
criteri ammessi di VO2 max; 3) la difficoltà di misurare le risposte fisiologiche al di fuori dello stato
stabile. Così, questo articolo presenterà la storia dello sviluppo dei metodi e delle tecniche d’indagine
dei fattori energetici e meccanici della performance anaerobica nel bambino. Il secondo obiettivo sarà
di dare ai lettori delle informazioni recenti sullo sviluppo delle attitudini anaerobiche del bambino nel
corso della crescita e della maturazione; saranno discussi l’influenza di fattori come il sesso, l’allenamento e l’ereditarietà.
Parole chiave : performance anaerobica, bambini, metodi , crescita, maturazione, allenamento
Exploration der anaeroben Leistungsfähigkeit bei Kindern :
Eine Bilanz von 30 Jahren Forschung
Zusammenfassung
Der Erforschung der anaeroben Funktion während der Wachstumsperiode wurde nicht die gleiche
Aufmerksamkeit geschenkt wie der aeroben. Dies ist erstaunlich, wenn man die spontanen Aktivitäten
der Kinder und Heranwachsenden betrachtet. In der Tat, beim Sport sind Kinder eher von kurzen als
von langen Aktivitäten angetan. Folgende Überlegungen können dieses Paradox möglicherweise
erklären: 1) Die Schwierigkeit, invasive Techniken beim Kind anzuwenden; 2) Das Fehlen von
Vergleichskriterien, wie z.B. der VO2 max.; 3) Die Schwierigkeit, physiologische Reaktionen bei labilem Zustand zu messen. Dieser Artikel wird also die Entwicklungsgeschichte der Methoden und
Techniken darstellen, die zur Erforschung der energetischen und mechanischen Faktoren der anaeroben Leistungsfähigkeit des Kindes entwickelt wurden. Das zweite Ziel wird es sein, dem Leser neuere
Informationen über die Entwicklung der anaeroben Leistungsfähigkeit des Kindes während der
Wachstums- und Reifungsperiode zu geben. Der Einfluss von Faktoren wie Geschlecht, Training und
Erbanlagen wird diskutiert.
Schlagwörter : anaerobe Leistung, Kinder, Methoden, Wachstum, Reife, Training.

Exploration des performances anaérobies de l`enfant. Bilan

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